前言
热致液晶聚芳酯（TLCP）是一种具备广泛应用前景的高分子材料，它展现了有优异的热性能和良好的力学性能，同时尺寸稳定且介电常数小。因此在航天航空、国防军工、光纤通信、电子电器等高新技术领域具有广泛的应用潜力。然而，TLCP是一种典型的绝缘材料，存在对外界电刺激响应能力弱，功能单一，光热转换效率差等问题。因此为了改善TLCP对外界刺激的响应能力，采取纳米复合改性的手段对其进行改性，以增强其导电性能与光热转化效率。
TLCP
液晶聚芳酯是通过酯键连接芳环而成的高分子,由刚性棒状分子单元链接组成，在加热过程中能够形成液晶。图1是具有代表性液晶聚芳酯结构
图1：代表性聚芳酯结构
根据液晶形成的条件，液晶聚合物可分为热致液晶聚合物和溶致液晶聚合物
图2：液晶聚合物的分类
热致液晶聚芳酯由于高度取向的排列，较高的结晶度以及分子链间相互作用力强，其具有优异的热性能，良好的力学性能和介电性能，能够广泛应用于阻燃、5G、航空航天等领域
图3：TLCP应用领域
TLCP改性
为何要进行改性
然而，TLCP是一种典型的绝缘材料，存在对外界电刺激响应能力弱，功能单一，光热转换效率差等问题。因此为了改善TLCP对外界刺激的响应能力，采取纳米复合改性的手段对其进行改性，以增强其导电性能与光热转化效率。因此我们引入MXene二维材料。
MXene
MXene的通式为Mn+1XnTx（n=1~4），其中M代表早期过渡金属（如Ti、Zr、V、Nb、Ta或Mo），X代表碳和/或氮。MXene的结构模式如图4所示。
图4：MXene的结构模式
这些MXenes通常是通过氟化物基化合物等各种方法从其对应层状结构的前驱体MAX的A层进行选择性蚀刻制备而来，因此它们的基面通常带有丰富的表面官能团
图5：HF酸刻蚀MAX相制得MXene示意图
结果与讨论
通过原位插层聚合方法制备热致液晶聚芳酯/MXene纳米复合材料并调整加入不同比例的MXene，可得到其形貌表征并对其性能进行研究
图6：MXene/TLCP复合材料SEM表征
导电率
由图6的数据可见，通过纳米复合材料改性，MXene/TLCP复合材料导电率随着MXene含量提高而提高，改性后MXene添加量仅为10%时便可以点亮小灯泡，当添加量提高到40%时，其电导率高达5.99 S/m。
图6：MXene/TLCP复合材料电导率表征
光热转换效率
由图7可得，在808nm激光辐照下，复合材料温度在短时间内逐渐增大并且持续稳定，纯TLCP、Am-10%MXene/TLCP、Am-20%MXene/TLCP和Am-40%MXene/TLCP分别能达到34℃、47℃、56℃、64℃的温度平台。这是因为MXene含量越高，复合材料表面颜色越黑，吸热性越好。
在同一光源照射下，Am-40%MXene/TLCP复合材料较纯TLCP光热转换增加了84%，且保持稳定，这说明随着MXene含量的增加，复合材料的光热转换效率与稳定性大幅提升。
图7：MXene/TLCP复合材料光热转化效率表征
存在问题
即使MXene的加入改善了TLCP对外界刺激响应的能力但其力学性能有所降低，这是因为纯TLCP有“特种工程塑料”之称，其力学性质非常优异。
MXene的加入会破坏其规整性，降低复合材料力学性质，因此复合材料在实际的应用中仍需进一步探讨。
